JPH02607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料燃焼式の工業用炉、熱処理炉及
び類似の装置に用いるための復熱式燃焼装置に関
し、使用中には、燃料及び燃焼空気が通路によつ
て別々に、燃焼室内に向いている混合ノズル又は
燃料ノズル及び空気ノズルにそれぞれ送られ、上
記熱焼室において燃料及び空気が燃焼させられ、
上記燃焼室は燃焼生成物のための空所内に開いて
おり、燃焼生成物を上記空所から炉の外部へ導く
ための燃焼生成物通路とバーナの燃焼空気通路と
が設けられており、上記バーナの燃焼空気通路
は、使用に際しては、上記燃焼生成物通路との熱
交換関係に配置されて復熱装置を構成し、該復熱
装置において燃焼生成物が、上記空気通路に沿つ
て通過する燃焼空気を間接的に予熱するようにな
つている復熱式燃焼装置に関する。かかる復熱式
燃焼装置を、以下、「上記種類の」燃焼装置と呼
ぶ。

例えば、英国特許第1331427号に開示されてい
る上記種類の復熱式燃焼装置は、近年、極めて多
種の用途に利用されている。その主な利点は燃料
費が大巾に低減することであり、これは、この装
置を用いない場合にはむだに廃棄される熱を燃焼
生成物から抽出して、入つて来る空気を予熱する
のに用いることによつて得られるのである。ま
た、小じんまりしていることが、この燃焼装置の
もう一つの有利な特徴である。しかし、経験によ
れば、従来考案された管状構造の復熱装置は、効
果的ではあるが製造費が高く、また保守がかなり
危介である。また、若干の用途においては、使用
中に管のゆがみが生じ、そのために分解が困難に
なり、また構成部品を大巾に交換しないと再組立
が不可能である。

本発明の目的は、復熱的燃焼装置の構造を簡単
化し、価格を低減し、保守を容易化し、しかも熱
交率及び小型性の諸利点を保持することにある。

本発明にかかる上記種類の復熱式燃焼装置にお
いては、燃焼生成物と熱交換関係にある燃焼空気
通路の長さの一部が、燃焼ノズルへ向つて集中す
る截頭形のほぼ円錐環状の空所として形成され
る。

好ましくは、上記円錐環状空所は、着脱可能な
外部円錐状管と該外部円錐状管内に支持装置によ
つて着脱可能に支持された内部円錐状管との間に
構成される。

燃焼空気通路の長さの残部は、上記環状空所及
び空気取入口と連通するように構成されたほぼ円
筒環状の空所として形成される。好都合には、上
記円筒環状空所を、着脱式組立体の外部及び内部
のほぼ円管状の管の間に構成することができる。

燃焼生成物通路は、環状空所により、外部円錐
状管と内部円錐状管との間に設けられ、そしてそ
こから煙道出口と連通する。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

図面について説明すると、内部に本発明燃焼装
置が取付けられている炉の壁は金属外被１及び内
部耐火ライニング２として形成されている。中央
燃焼室４及び燃焼生成物通路５を有する耐火クオ
ールブロツク（quarl block）３が炉壁の耐火ラ
イニング２内の穴内に支持されている。円筒状の
復熱式７が上記炉壁の金属外被にそのフランジ８
によつて着脱自在に取付けられており、上記フラ
ンジには外部フランジ１１を有する円筒状の外部
スリーブ９が取付けられている。復熱室７は外部
フランジ１２を有す。燃焼空気のための取入口１
３が外部スリーブ９に設けられており、燃焼生成
物のための出口１４が上記外部スリーブを貫通し
て上記復熱室と連通している。復熱装置の燃焼生
成物側は外部円錐状復熱管１５となつており、該
復熱管は復熱室７のフランジ１２にそのフランジ
１６によつて取付けられ、且つ燃焼室４内に番号
１７において支持されている。後板１８が内部円
錐状復熱管１９を支持しており、そして外部スリ
ーブ９のフランジ１１及びバーナノズル２１の背
部２０に取付けられている。燃料ガスは、後板１
８にあるボス２３を通つて支持されている中央管
２２を通じてノズル２１に供給される。例えば点
火及び炎検出用のような付属装置が設けられてい
るが、これは図に示してない。

この燃焼装置の使用中は、燃焼生成物は炉から
通路５を通つて復熱室７に流入し、出口１４を通
つて該復熱室から出て行く。フアン（図示せず）
によつて送られる燃焼空気は取入口１３において
この燃焼装置に入り、そして、復熱室７の壁とス
リーブ９との間の通路２４を通過し、外部及び内
部の円錐状管１５及び１９の円錐環状の空所２５
に入る。従つて、燃焼空気が通路２４及び通路す
なわち円錐環状空所２５を通つて燃焼室４に入つ
て行くときに、該空気は、外へ出て行く燃焼生成
物との熱交換によつて間接的に予熱される。

この燃焼装置を保守のために使用中止し、そし
て分解しなければならない場合には、後板１８上
に取付けられた管１９、ノズル２１、燃料管すな
わち中央管２２からなる組立体全体を先ずフラン
ジ１１から取り外して引き出す。管１５及び１９
がゆがんだとしてもこれらが互いに堅く固着する
ことのない円錐状構造であるので、上記の作業は
極めて容易である。次に円錐状復熱管１５をフラ
ンジ１２から取り外して引き出す。番号１７にお
いては機械的封着がなされてないから、上記管は
クオールブロツク３から簡単に係合解除でき、従
つて、復熱装置の最も高熱の部分に用いられてい
た固着具を取り外すという必要がない。

復熱装置が同心的な平行側面のいくつかの管で
構成されている従来の復熱式燃焼装置と比較する
と、本発明はいくつかの利点を有す。保守の容易
さがその一つであり、これは、諸構成部品が分離
可能であるからというだけではなく、これらを簡
単に解き離すことができるからである。従来の復
熱式燃焼装置においては、ゆがんだ管は互いに堅
く固着し、従つて、一つの管を他の管から引き出
すにはこれらを切り裂くことが必要になる。切り
裂かれた管は再組立てすることができず、交換し
なければならない。本発明にかかる復熱装置の主
要部分の円錐状構造は、諸部品が互いに堅く固着
する可能性を除去するものであり、従つて、諸部
品は、ゆがんだとしても、何回も更生して再使用
することができる。極端に破損した部品だけを交
換すればよい。円錐状復熱管１５を番号１７にお
いてクオールブロツク３から取り外すこともまた
容易である。すなわち、空気が燃焼生成物通路５
内に漏れるのを防止するために燃焼空気通路２５
の端部に機械的封着を施す必要がもはやないから
である。この機械的封着の代りに、燃焼室４に流
入する空気によつてノズル２１の周りに生ずる低
圧領域を利用し、空気の漏れを必ず燃焼生成物通
路５から空気通路２５内への方向にするのであ
る。この方向の空気漏れは差し支えなく、或る用
途においてはむしろ望ましいものである。また、
本発明にかかる復熱装置の内部構造は、支持しな
ければならない重量が従来よりも小さいから、ゆ
がむ可能性が少ない。

また、保守の容易さのほかに、本発明は、円錐
状的に嵌合する諸構成部品の採用から主として得
られる改善された設計の柔軟性という利点を有
す。外部円錐状復熱管１５の円錐角を変化させ
て、燃焼生成物と入つて来る燃焼空気との間で交
換される際、すなわち、放射によつて伝達される
熱の割合を変えることができる。また、内部円錐
状復熱管１９に対して異る円錐角を用いて上記環
状空所の横断面積を次第に変化させ、空気流の速
度を変えることができる。これらの変化によつて
得られるより大きな余地により、設計者は、本発
明の或る特定の用途に対して空気予熱の量を最適
化すること、及び、復熱装置内の熱移動の分布、
従つてまた表面温度に対して若干の制御を行なう
ことができる。これは、1200℃以下の温度で行な
われる諸工程に適用する場合に特に有利であつて
熱の回収が著しく増大し、従つて燃料のより大き
な節減が得られる。また、或る用途においては、
らせん状ガイドを燃焼空気通路内に組み込むこと
により、製作上の公差を小さくすることができ
る。すなわち、これは、復熱装置を通る空気に対
する流路を効果的に増大させ、空気予熱の損失な
しに、又は極端に高い表面温度を生ずることなし
に、上記通路の大きさを増大させることができ
る。

燃焼室取入口に機械的封着の無いことは本発明
の他の特徴であり、これは設計の柔軟性に寄予す
る。要すれば、この燃焼装置のこの部分を簡単に
変形し、燃焼生成物の燃焼空気内への漏洩を最少
化する代りに、燃焼生成物を或る程度再循環させ
るようにすることもできる。従つて、簡単な手段
により、炎温度を充分に低下させ、窒素酸化物の
形成を大巾に減少させることができる。

最後に、本発明には費用上の利点がある。構造
が簡単化したことにより製作費が著しく安くな
り、しかも、燃焼空気通路及び燃焼生成物通路に
おける圧力損失が少なくなつた結果、フアンの所
要電力が減り、運転費用が低減する。保守作業が
簡単になり、また構成部品の寿命が長くなるの
で、保守費用も減る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。 ３……クオールブロツク、４……燃焼室、５…
…燃焼生成物通路、９……外部スリーブ、１５…
…外部円錐状復熱管、１８……後板、１９……内
部円錐状復熱管、２１……燃焼ノズル、２５……
截頭円錐環状空所。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 使用中燃料および燃焼空気を、燃焼生成物用
   の空間に開放する混合ノズルの形をしたバーナノ
   ズル組立体に通路を介して別々に供給し、燃焼生
   成物を前記空間から炉の外部へ導くための燃焼生
   成物通路があり、燃焼装置の燃焼空気通路が燃焼
   生成物通路と熱交換関係に配置されていて、燃焼
   生成物が燃焼空気通路に沿つて通る燃焼空気を間
   接的に予熱する復熱器を構成している型式の復熱
   式燃焼装置において、燃焼生成物と熱交換関係に
   ある燃焼空気通路の長さの一部がバーナノズル組
   立体に向つて集中する截頭形のほぼ円錐環状の空
   所として形成され、燃焼空気通路の長さの残りの
   部分は、前記円錐環状の空所を取り囲み、かつ前
   記円錐環状の空所と又空気取入口と連通するほぼ
   円筒環状の空所として形成されていることを特徴
   とする復熱式燃焼装置。 ２ 円錐環状空所が、着脱可能な外部円錐状管と
   上記外部円錐状管内に支持装置によつて着脱可能
   に支持される内部円錐状管との間に構成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の復熱式燃焼装置。 ３ 円筒環状空所が、着脱式組立体の外部及び内
   部のほぼ円筒状の管の間に構成されている特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の復熱式燃焼装
   置。 ４ 燃焼生成物通路が、外部円錐状管と内部円筒
   状管との間に構成された環状空所として形成さ
   れ、且つ煙道出口と連通している特許請求の範囲
   第３項記載の復熱式燃焼装置。 ５ バーナーノズル及びその燃料供給管が少なく
   とも支持装置によつて着脱可能に支持されている
   特許請求の範囲第２項、第３項又は第４項記載の
   復熱式燃焼装置。 ６ 中央燃焼室と廃棄生成物の通路のための複数
   の出口穴とを有する耐火材料製の燃焼装置クオー
   ルを含んでおり、燃焼装置の使用に際して、上記
   クオールが炉壁内の穴内に着脱可能に支持される
   ように配置され、空気取入口及び煙道出口を有す
   る外部及び内部の円筒状管と、内部及び外部の円
   錐状管と、バーナーノズル及び燃料供給管を支持
   する装置とから成る組立体が炉の外壁に上記クオ
   ールと整列して取付けられ、環状の燃焼生成物通
   路が上記生成物の出口穴及び燃焼空気通路と連通
   し、バーナーノズルが上記燃焼室と連通するよう
   になつている特許請求の範囲第５項記載の復熱式
   燃焼装置。 ７ 外部円錐状管は、その大径端部が内部円筒状
   管の端部に着脱可能に取付けられ、その小径端部
   が、クオールとの係合によつてその燃焼室の入口
   で支持されている特許請求の範囲第６項記載の復
   熱式燃焼装置。 ８ 支持装置が、外部円筒状管の端部に着脱可能
   に取付けられる端部閉塞板を備えている特許請求
   の範囲第５項、第６項又は第７項記載の復熱式燃
   焼装置。 ９ 作動中、燃焼室に入る燃焼空気の流れによつ
   てノズルの周りに生ずる比較的低圧の領域を利用
   して、外部円錐状管の小径端部と該小径端とクオ
   ールの燃焼室との係合個所との間におけるガス漏
   洩が燃焼生成物通路から燃焼空気通路への方向に
   ある特許請求の範囲第７項又は第８項記載の復熱
   式燃焼装置。 １０ 円錐環状空所の横断面積が、一定である特
   許請求の範囲第２項乃至第９項いずれか１項に記
   載の復熱式燃焼装置。 １１ 円錐環状空所の横断面積が該空所の長さに
   沿つて変化する、特許請求の範囲第２項乃至第９
   項いずれか１項に記載の復熱式燃焼装置。 １２ 外部円錐状管の円錐角を、出て行く燃焼生
   成物と入つて来る燃焼空気との間の熱交換の割合
   を選択的にかえるために変形させることができる
   特許請求の範囲第２項乃至第１１項いずれか１項
   に記載の復熱式燃焼装置。 １３ 燃焼空気通路の全長の少なくとも一部内
   に、これを通つて流れる空気にらせん状進路を採
   らせるための装置が設けられている特許請求の範
   囲第１項乃至第１２項いずれか１項に記載の復熱
   式燃焼装置。 １４ 前記バーナノズル組立体が開放する空間
   は、炉壁内に差し込まれ且つ該炉壁によつて完全
   に支持された耐火クオールブロツクの中央燃焼室
   であり、該クオールブロツクは炉からの燃焼生成
   物の排出のための通路を有し、復熱室が炉の外壁
   に着脱可能に取付けられ、該復熱室は前記クオー
   ルブロツクの燃焼生成物の通路と連通するように
   前記クオールブロツクと整合され、前記復熱室
   は、燃焼生成物煙道出口と、該復熱室を囲み且つ
   該復熱室とともに前記ほぼ円筒環状の空所を形成
   する外部スリーブとを有し、外部円錐状復熱管が
   前記復熱室の内側に配置され、該外部円錐状復熱
   管は、前記復熱室とともに前記燃焼生成物の通路
   を構成し、前記外部円錐状復熱管は、その大径端
   部が前記クオールブロツクから遠い前記復熱室の
   端部に着脱可能に取付けられ、前記外部円錐状復
   熱管は、その小径端部が前記燃焼室と、係合を解
   くことができるように係合しており、内部円錘状
   復熱管が前記外部円錐状復熱管の内側に配置さ
   れ、前記内部円錐状復熱管は、その大径端部が、
   前記外側スリーブに着脱可能に取付けられた後板
   に取付けられ、前記内部円錐状復熱管は、その小
   径端部に、前記燃焼室から取外し可能な前記バー
   ナノズル組立体を有し、バーナに燃料を供給する
   前記通路が、前記内部円錐状復熱管の軸線方向に
   延びる管からなり、前記燃焼空気通路の長さの一
   部を形成する前記截頭形のほぼ円錐環状の空所
   が、前記外部円錐状復熱管と前記内部円錐状復熱
   管との間に形成される、ことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の復熱式燃焼装置。